Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeits-Auftragsanlage , insbesondere ein Lackierwerk für eine Druckmaschine, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches Lackierwerk findet sich in der DE 36 41 213 AI wiedergegeben. Ein angeordnetes Lackierwerk oder ein in ein Druckwerk integriertes Lackierwerk ermöglicht es, den Bedruckstoff inline zu veredeln, indem der Bedrückung weitere, im Einzelfar- bendruck oder Übereinanderdruck nicht erzielbare optische Eigenschaften verliehen werden. Zusätzlich bewirkt die lackierte Lackschicht Scheuerfestigkeit, Verhindern ό<zs Verblockens im Stapel und sofortige Weiterverarbeitungsmöglichkeit.

Als Teil der hohe Druckqualität liefernden Druckmaschine wird vom Lackierwerk Zuverlässigkeit und Verarbeitungsgüte zumindest auf der Stufe der anderen Prozeßschritte der Druckmaschine verlangt. Für den eingesetzten Lack bedeutet diese Forderung gleichmäßige Verarbeitungseigenschaften. Die Theologischen Größen des Lacks müssen konstant und auf den bestimmten Verarbeitungsfall eingestellt sein.

Als Gemisch bestimmter Komponenten weist der Lack unterschiedlich verdampfende Anteile auf. Demnach ist es erforderlich, die Fließeigenschaften des Lacks zu kontrollieren und einzugreifen, wenn sich die Viskosität durch z.B. Eintrocknen störend verändert. Dadurch kann sich die Filmübertragung des Lacks mit Hilfe der Auftragswalze verschlechtern, weiterhin verändert sich dabei das Förderverhalten des Lacks, so daß die apparativen Einrichtungen des Lackierwerks beeinträchtigt werden können.

Das Versorgungssystem des Lacks ist schon von der Seite der Lackzufuhr zum Lackkasten, in dem die Schöpfwalze umläuft, als offen zu betrachten. Neben dem Eintrocknen durch die Begleiterscheinung des Verdampfens bzw. Verdunstens können auch viskositätsver- ändernde Verschmutzungen in das Lacksystem gelangen.

Bei dem Lackierweik nach der DE 3ό 41 213 Ai befindet sich der zum Lackkusien zirkulierende Lack in einem thermostatisierten Kessel, der mit einem Viskosimeter versehen ist, das auf ein Verdünnerzufuhr regelndes Ventil wirkt. Im Falle des Feststellens eingedickter Konsistenz des Lacks fließt Verdünnungsflüssigkeit zu, die im Kessel mit dem

bereitstehenden Lack vermischt wird. Daraufhin wird der in der Viskosität eingestellte Lack über eine Pumpe in die Lackwanne gefördert. Ein Rücklauf aus der Lackwanne und ein vorgesehener, überschüssigen Lack zum Kessel zurückbefördernder Kreislauf münden im Kessel.

Das Viskosimeter ist als einzelnes, in den Kessel von oben eintauchendes Meßgerät dargestellt. Demnach arbeitet es offensichtlich nach einem bei Laborgeräten üblichem Meßprinzip, wie beim Kugelfaliviskosimeter oder Rotationsviskosimeter verwirklicht.

Nachteilig ist dabei, daß sich die Messung der Viskosität des Lacks nur auf den an einer bestimmten Kesselstelle befindlichen Lack bezieht. Falls von dieser Stelle, die nicht in homogener Verbindung zu anderen, Lack umfassenden Stellen steht, mangelhafte Viskosität gemeldet wird, wird die Viskositätseinstellung fehllaufen. Als Aufgabe stellt sich deshalb, an der den Lack aufnehmenden Apparatur ein Viskosimeter anzuordnen, das unempfindlich und repräsentativ für die gesamte Einsatzmenge an Lack arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der im Schutzanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit der Lösung wird die Viskositätsmessung im geschlossenen System verwirklicht, so daß freie Lackoberflächen vermieden sind und davon ausgehende Meßfehler nicht auftreten können. Das geschlossene System bietet aufgrund der kompakten Bauweise günstige Temperaturverteilung, weil durch Luftströmung und Luftwärmeübertragung verursachte Temperaturgefälle wegfallen. Apparativ gesehen ist das Viskositätsmeßteil sowohl fest integrierbar, als auch als zusätzliches Teil adaptierbar, weil es sowohl aktiv in das Leitungs¬ oder Fördersystem in Reihe als auch als passives Bauteil geschaltet werden kann. Als passives Bauteil fungiert es wie eine Probennahmeappara'.ur, von der auch für Meßzwecke ausreichende kleine Mengen zurückgeführt oder abgeführt werden können.

Die Viskosität des Lackes richtet sich in der Regel nach Erfahrungswerten, die vom praktischen Einsatz des Meßbechers stammen. Bei der manuellen Methode mit Meßbecher wird die Auslaufeeit festgestellt und daraus Rückschlüsse gezogen, ob zu verdünnen oder zu verdicken ist. In Anlehnung an die praxiseingeführte Methode mit Meßbecher werden

die von der viskosimetrischen Meßeinrichtung im Lackierwerk kommenden Meßwerte zu den Meßbecher-Auslaufzeiten in Relation gesetzt, damit dem Bedienungspersonal die Orientierung erleichtert wird. Die Meß- und Anzeigewerte sind folglich keine Absolutwerte bezüglich der dynamischen oder kinematischen Viskosität, sondern bestehen aus die Viskositätskontrolle ermöglichenden Relativwerten. Die Meßgröße besteht als Bezugs¬ oder Ersatzgröße für die Viskosität.

Die Vi∑kositätseinstellung erfolgt über vorbestimmte Zufuhrmengen an Lack als hochviskoser Komponente und an Verdünner als niedrigviskoser Komponente. Die jeweilige Zufuhrmenge resultiert vom Volumen bzw. der Füllmenge der eingesetzten Dosierpumpen, einerseits Lackpumpe, andererseits Verdünnerpumpe.

Das Dosiervolumen ist bevorzugt einheitlich von Zuführschritt zu Zuführschritt, es kann sich jedoch genauso gut auf von Mal zu Mal veränderliche Mengen beziehen. Die Dosiervolumina sind abgestimmt auf die Gesamtmenge an Lack im Lackierwerksystem, damit genügend Spielraum zum Ausregeln der. Viskosität besteht. Die günstigste Auslegung ergibt sich daraus, daß zu kleine Zudosiermengen den Einstellvorgang lang gestalten, wohingegen zu hohe Zudosiermengen sofort zu einer nicht rückgängig zu machenden Fehleinstellung führen können.

Die viskosimetrische Meßeinrichtung besteht aus einer Meßpumpe, mit der die zu kontrollierende Lackflüssigkeit in ein bzw. durch ein definiertes Strömungselement gepumpt wird. Beispielsweise verschiebt sich du ^* mit einer konstanten oder veränderlichen Kraft beaufschlagte Kolben einer Kolbenpumpe in bestimmter Weg-Zeit-Beziehung, während der Lack als MeßΩüssigkeit durch den Pumpenaustritt geschoben wird. Der Pumpenaustritt ist als Kapillarrohr darstellbar. Der Kolben der Kolbenpumpe ist hierbei als Zwangsförderglied zu sehen. Das Zwangsförderglied kann ebenso die Schaufel einer oder das Blatt einer Rotationspumpe oder die Membran einer Membranpumpe sein.

Die Meßpumpe kann sowohl kontinuierlich mit Gewinnung fortlaufender Meßwerte als auch diskontinuierlich mit Gewinnung mit in Zeitintervallen einzeln gewonnenen Meßwerten laufen. Im Bypass-System arbeitet die Meßpumpe in einem Nebenzweig, eingeschaltet in eine Leitung des Leitungssystems arbeitet die Meßpumpe direkt in der Strömung, die zwischen Zulauf zur Lackwanne und Ablauf von der Lackwanne eingerichtet

ist

Das Zustandekommen der gewünschten Viskosität ist auch über ein Mehrwegventil erzielbar, wobei die zugeführten Mengen an Lack oder Verdünner durch die Winkelstellung des Mehrwegmischers bestimmt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig schematisch eine Flüssigkeits-Auftrags- anlage, z.B. ein Lackierwerk, nach der Erfindung und

Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform der Flüssigkeits-Auftragsanlage nach der Erfindung.

Die Flüssigkeits-Auftragsanlage nach Fig. 1, die ein Lackierwerk sein kann, besteht aus einer Flüssigkeits- Auftragsvorrichtung A mit seinen strömungstechnischen Einrichtungen zum Auftragen von Flüssigkeit auf einen Bedruckstoff, der durch die Flüssigkeit beschichtet oder bedruckt wird, und aus einem Versorgungsteil B zur Bereitstellung der zu verarbeitenden Flüssigkeit, z.B. Lack. Die Flüssigkeit, z.B. Lack, befindet sich bevorratet in einem Kessel 1. Daneben besteht ein Verdünnerbehältnis 2. Die zu verbrauchende Lackflüssigkeit befindet sich im Mischbehälter 3.

Entsprechend dem Betrieb der Druckmaschine mit Lackierbeginn und Lackierende beim Auflagendruck ist ein bestimmter Funktionεablauf beim Versorgungsteil B eingerichtet, der sich in drei Phasen gliedert. Die Phase 1 betrifft das Füllen des Mischbehälters 3. Hierzu wird Lack aus dem Lackkessel 1 mittels einer Pumpe 4 in den Mischbehälter 3 gefördert. Nachdem im Mischbehälter 3 bestmöglich gemischt werden soll, ist ein Rührer 5 angeordnet, der sich aufgrund des Rückstosses beim Einströmen des Lacks im Innern des Mischbehälters 3 dreht. Am Mischbehälter 3 ist eine Niveauregelung 6 angeordnet. Bei der Phase des Füllens des Mischbehälters 3 wird das untere Niveau angesteuert. Dadurch besteht für spätere Mengenzufuhr, die der Einstellung der Viskosität dient, noch Reserve. '

Nach der Phase 1 des Zulaufs von Lack aus dem Lackkessel 1 in ^' den Mischbehälter 3 folgt die Phase 2 zum Zwecke der Mischung der Lackflüssigkeit im Mischbehälter 3. Hierzu strömt die Lackflüssigkeit über einen koaxial zur Achse des Mischbehälters 3 angeordneten Saugstutzen 7 zur Saugseite der Pumpe 4, die die umgewälzte Menge an Lackflüssigkeit über einen Zulaufstutzen 8 zurück in den Mischbehälter 3 drückt. Der auch zum Füllen benutzte Zulaufstutzen 8 ist ebenso wie der Saugstutzen 7 koaxial zur Achse des Mischbehälters 3 angeordnet. Rührer 5, Saugstutzen 7 und Zulaufstutzen 8 besitzen in kompakter Bauweise eine Achse.

Die Phase 3 betrifft denjenigen Betriebszustand, mit dem Lackflüssigkeit aus dem Versorguηgsteil B an die Auftragsvorrichtung A zuleitbar ist. Dieser Betriebszustand bedingt die richtige Einstellung der Viskosität bzw. des Fließverhaltens der Lackflüssigkeit.

Die richtige Viskosität entsteht je nachdem durch Zufuhr von Verdünner aus den Verdünnerbehältnis 2 oder, wenn die Lackflüssigkeit schon zu dünn ist, durch Zufuhr von Lack aus den Lackkessel 1. Für die Zufuhr von Verdünner oder Lack sind jeweils Kolbenpumpen vorgesehen, siehe die aus einer Leitung von Lackkessel 1 auf einen Sammler 9 speisende Lackpumpe 10 und die aus dem Verdünnerbehältnis 2 auf den Sammler 9 speisende Verdünnerpumpe I I.

Die Zufuhr von Verdünner oder Lack entscheidet sich anhand der mit der Meßeinrichtung 12 ^' vorgenommenen Viskositätsmessung.

Hierbei wird mit der Meßpumpe 13 Lackflüssigkeit aus dem Sammler 9 aufgezogen und durch ein Kapillarteil 14 wieder in den Sammler 9 zurückgedrückt. Das Meßsignal wird gebildet mit Hilfe des Zeitintervalls, daß der Kolben zum Zurücklegen eines Wegs zwischen zwei Wegmarken braucht. Dieses Zeitintervall stellt den Bezugswert für eine bestimmte Viskosität dar. Ist die Lackflüssigkeit dünner, verkürzt sich der Ausstoßvorgang und damit das Zeitintervall; ist die Lackflüssigkeit dicker, verlängert sich entsprechend das Zeitintervall. Die Kolbenbewegung wird beispielsweise durch einen mit Konstantdruck beaufschlagten Servomotor erzeugt. Die Weg- und Zeit-Systematik ist beliebig auf die Genauigkeitsansprüche anpassbar.

In analoger Weise kann auch z.B. der Innendruck in der Meßpumpe 13 gemessen und ausgewertet werden, wenn dem Kolben der Meßpumpe 13 eine Konstantgeschwindigkeit aufgezwungen wird.

Der Rührer 5 wird wie beschrieben fluidisch betrieben, womit Explosionsschutz entfällt. Die Pumpe 4 ist als zweikammerige Membranpumpe ausgelegt. Zur Vermeidung von mit der Luft in Berührung stehenden Oberflächen ist der Mischbehälter 3 mit einem Deckel versehen, der zur Bildung einer guten Labyrinthdichtung zusätzlich mit einem Bund versehen ist. So ist nur ein ganz dünner Ringspalt zwischen Deckel und Wandung des Mischbehälters 3 vorhanden.

Die Zuleitung der Lackflüssigkeit vom Versorgungsteil B zur AuftragsVorrichtung A erfolgt druckseitig, also nach der Pumpe 4 mittels Verzweigung aus dem Sammler 9 oder Verzweigung unmittelbar an der Druckseite der Pumpe 4 (siehe gestrichelte Linie).

Zulauf und Rücklauf von der Auftragsvorrichtung A zum Versorgungsteil B sind jeweils durch vorzugsweise als Kugelhähne ausgebildete Ventile verschließbar. Zur Überwindung von Strömungswiderständen ist der Auftragsvorrichtung A eine eigene Pumpstation zugeordnet. Diese ist vorzugsweise als doppelstufige Membranpumpe mit einer Stufe für die Zufuhr und einer Stufe für die Wegförderung des Lacks aus der Lackwanne ausgelegt. Im Rücklauf von der Auftragsvorrichtung A zum Versorgungsteil B befindet sich ein Filter 15.

Die Membranpumpen, lackierwerkseitig , und Pumpe 4, sind pneumatisch betrieben, wozu ein Druckluftαnschluß mit Öl- und Wasserabscheider verlegt ist.

Lack-, Verdünner-, Meßpumpe 10, 11, 12 sind selbstverständlich ventilgesteuert. Das zum Regeln nötige Takten der Pumpen 10, 11, 12, übernimmt ein Prozessor, dem auch die anderen Steuerfunktionen wie z.B. die Niveauregelung 6 aufgeschaltet sind. Zur Bedienung und Kontrolle sind an einer Konsole entsprechende Schalt-, Anzeige- und Kontrollelemente angebracht.

Eine nicht gezeigte Anzeige vermittelt als Führungswert für die mit dem Viskomat durchführbare Viskositätsregelung die auf den bekannten MfißhechRr bezogene Auslaufzeit.

Bei Fig. 2 ist der Auftragsvorrichtung A für Flüssigkeit, z.B. Lack oder Leim, mit ihren strömungstechnischen Einrichtungen ein Versorgungsteil B zur Bereitstellung der Flüssigkeit zugeordnet, die zum Beschichten oder Bedrucken des Bedruckstoffes dient.

Es kann a) der Lack bzw. Leim in fertiger Konsistenz dem Versorgungsteil B vorgegeben werden. Es wird dabei während des Druckes die Konsistenz- Viskosität gemessen und eingestellt; oder es kann b) der Lack bzw. der Leim als Konzentrat 1 bereitgestellt werden. Es wird dabei aus Konzentrat l ^' und Verdünner 2 der Lack bzw. Leim in richtiger Konsistenz in einem Misch¬ behälter 3 zusammengemischt.

Der Verdünner wird in einem niveaugesteuerten Behälter 16 im Versorgungsteil B bevorratet. Dieser Verdünnerbehälter 16 kann auch außerhalb angeordnet sein (Verdünner ist nicht Wasser; falls Wasser benutzt wird, genügt ein Wasseranschluß) .

Entsprechend dem Betrieb der Druckmaschine mit Lackierbeginn, Lackieren und Lackierende beim Au lagendruck ist ein bestimmter Funktionsablauf im Versorgungsteil B eingerichtet, der sich in vier Phasen gliedert:

Phase 1 + 2: das Mischen im sogenannten Mischbehälter 3 bzw. das Anmischen des Lackes aus Konzentrat

Phase 3 : das Lackieren bzw. Leimen beim Auflagendruck Pha e 4 ^• das Entleeren und Reinigen der Auftragsvor¬ richtung A und des Versorgungsteils B nach dem Lackieren.

Phase 1 dabei wird der vorhandene Lack oder Leim im Mischbehälter 3 durch einfaches Umpumpen gemischt, um eine gute Durchmischung des Lackes bzw. Leimes vor dem Druckbeginn zu erreichen.

Bei Erst-Inbetriebnahme kann

- bei a) Phase 2 der Behälter 3, z.B. ein Kanister mit dem fertigen Lack vorgelegt werden, der vor dem Druckbeginn auch zu durchmischen ist.

- bei b) Phase 1 beim Arbeiten mit dem Konzentrat muß im

Mischbehälter 3 erst noch der druckfertige Lack angemischt werden.

Nach dem Ablauf der einstellbaren Mischzeit und Erreichen der eingestellten Viskosität schaltet der Versorgungsteil B automatisch und/oder gesteuert auf die Lack-bzw. Leimversorgung des Lack- bzw. Leimwerkes um.

Phase 3: Beim Lackieren bzw. Leimen wird Lack bzw. Leim zur Auftragsvorrichtung A gefördert. Von der Auftragsvorrichtung A wird das Medium abgesaugt und zum Mischbehälter 3 zurückgefördert. In der Leitung vom Mischbehälter 3 wird das Medium von einer Meßpumpe 13 angesaugt und anschließend über eine Zwangsströmungsstrecke 14 an derselben Stelle wieder ausgestoßen. Die Meßpumpe 13 fördert die Flüssigkeit und erzeugt ein Signal, dessen Wert ein Maß für die Viskosität der Flüssigkeit ist. Durch das permanente Umpumpen wird somit immer die aktuelle Viskosität des Lackes bzw. Leimes festgestellt, die zur

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Auftragsvorrichtung A gefördert wird. Die Ver¬ dünnung des Lackes erfolgt dosiert im Rücklauf 9 von der Auftragsvorrichtung A, um eine homo¬ gene Einmischung in der Leitung zu erreichen. Der Verdünner wird aus dem Spülbehälter 16 angesaugt. Damit wird die Spül-/Verdünner¬ flüssigkeit wieder verwendet. Die Niveaus im Mischbehälter 3 und Spülbehälter 16 werden durch einen Niveauregler 6 geregelt.

Phase 4: Nach dem Ende des Lackierens werden die

Auftragsvorrichtung A und der Versorgungsteil B entleert und anschließend mit Verdünnerflüssig¬ keit gespült. Darauf wird auch die Verdünner¬ flüssigkeit zum Spülbehälter 16 zurückgepumpt, so daß beim nächsten Lackieren der Versorgungs¬ teil B und die Auftragsvorrichtung A wieder betriebsbereit sind.

Die richtige Viskosität entsteht je nachdem durch Zufuhr von Verdünner aus dem Verdünnerbehältnis 2 oder, wenn die Lackflüssigkeit schon zu dünn ist, durch Zufuhr von Lack aus dem Lackkessel 1. Für die Zufuhr von Verdünner oder Lack sind jeweils Pumpen vorgesehen*, die aus einer Leitung von Lackkessel 1 auf einen Sammler 9 speisende Lackpumpe 10 und die aus dem Verdünnerbehältnis 2 auf den Sammler 9 speisende Verdünnerpumpe 11.

Die Zufuhr von Verdünner oder Lack entscheidet sich anhand der mit der Meßeinrichtung 12 vorgenommenen Viskositäts¬ messung und dem vorgegebenen Viskositätswert (Soll-Ist- Vergleich) .

Das Meßsignal wird gebildet mit Hilfe des Zeitintervalls, welches ein Förderglied der Meßpumpe 13 bei konstanter Versorgung zum Zurücklegen eines Wegs zwischen zwei Wegmarken braucht. Dieses Zeitintervall stellt den Bezugswert für eine bestimmte Viskosität dar. Ist die Lackflüssigkeit dünner, verkürzt sich der AusstoßVorgang und damit das Zeitintervall. Ist die Lackflüssigkeit dicker, verlängert sich entsprechend das Zeitintervall. Die Bewegung des Fördergliedes (z.B. Kolben oder Membran) wird beispielsweise durch einen mit Konstantdruck beaufschlagten Servomotor erzeugt. Die Weg- und Zeit-Systematik ist beliebig auf die Genauigkeitsansprüche anpaßbar.

In analoger Weise kann auch ^' z.B. der Innendruck in der Meßpumpe 13 gemessen und ausgewertet werden, wenn dem Kolben der Meßpumpe 13 eine Konstantgeschwindigkeit aufgezwungen wird.

Zur Vermeidung von mit der Luft in Berührung stehenden Oberflächen ist der Mischbehälter 3 mit einem Deckel zu versehen. Die Pumpe kann als zweikammerige Membranpumpe ausgelegt sein. Die Membranpumpe is pneumatisch betrieben, wozu ein Druckluftanschluß mit Öl- und Wasserabscheider verwendet wird.

Lackpumpe 10, Verdünnerpumpe 11 und Meßpumpe 13 sind selbstverständlich ventilgesteuert. Das zum Regeln nötige Takten der Pumpen 10, 11, 13 übernimmt ein Prozessor, dem auch die anderen Steuerfunktioneπ , wie z.B. die Niveauregelung 6 aufgeschaltet sind. Zur Bedienung und Kontrolle sind an einer Konsole entsprechende Schalt-, Anzeige- und Koπtroi lele ente angeb acht. Ein nicht gezeigter Meßwert als Führungswert für die mit dem

Lackierwerk durchführbare Viskositätsregelung wird auf den bekannten Meßbecher bezogene Auslaufzeit umgerechnet.

VI, V , V3 und V4 sind Anschlüsse für Hydraulikleitungen.